在2005年前后,隨著巴西亞馬遜流域考古發(fā)現(xiàn)黑土(blackearths,或terrapretadeindio(葡萄牙語)比周圍臨近土壤具有更高的碳含量和產(chǎn)量,生物炭逐漸引起了人們的興趣。巴西亞馬遜黑土主要有原住民燒烤后留下的木炭逐年累積而成。生物炭大劑量一次施用還是低劑量多年施用,目前還沒有明確答案。研究結果表明大劑量一次施用效果會持續(xù)2-3年時間,但如果超過80-120t/ha可能會造成作物減產(chǎn);而低劑量多年累積施用量即使達到144t/ha,仍能顯著提高小麥產(chǎn)量。主要原因可能是大劑量一次施用會急劇改變土壤理化性質,如pH。生物炭中含有焦油,焦油對作物生長有害。而低劑量多年施用進入土壤的焦油會被微生物分解,過多的堿性物質也會被雨水淋洗掉,就不會引起土壤理化性質的急劇變化和過量的焦油。生物質炭是一種多孔質炭材料,外觀黑色,形狀主要有粉狀和顆粒狀。河北環(huán)境修復生物質炭用途是什么
生物炭(Biochar)是利用生物殘體在缺氧的情況下,經(jīng)高溫慢熱解(通常<700℃)產(chǎn)生的一類難溶的、穩(wěn)定的、高度芳香化的、富含碳素的固態(tài)物[1]。生物炭多為顆粒細、質地較輕的黑色蓬松狀固態(tài)物質,主要組成元素為碳、氫、氧、氮等,含碳量多在70%以上。生物炭可溶性極低,具有高度羧酸酯化和芳香化結構[2–3],其原料來源,農(nóng)業(yè)廢棄物如雞糞、豬糞、木屑、秸稈以及工業(yè)有機廢棄物、城市污泥等都可作為其原料[4]。生物炭原材料尺寸的大小會影響到生物炭產(chǎn)率,主要表現(xiàn)為尺寸增大生物炭產(chǎn)量隨之增加。中國香港樹苗生物質炭購買13C標記生物炭研究表明生物炭的固碳潛力由生物炭穩(wěn)定性及其引起的激發(fā)效應決定。
在氣候變化的大背景下,農(nóng)田固碳(增加土壤有機質)減排(來自有機質分解產(chǎn)生的甲烷和化肥施用產(chǎn)生的氧化亞氮)是農(nóng)業(yè)實現(xiàn)碳中和的目標和技術途徑??茖W家比較了多種減排技術,發(fā)現(xiàn)生物質炭土壤施用固碳減排潛力極為。和碳固定與碳封存、生物能源利用、土壤固碳等當前較為流行的技術相比,生物質炭化還田環(huán)境代價小、成本低,且經(jīng)濟可行。即利用了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的廢棄物質,又進一步起到了固碳減排的作用。因此生物質炭在未來綠色農(nóng)業(yè)中具有極大的應用潛力。
生物質炭對土壤有機碳分解產(chǎn)生負激發(fā)效應的機制包括:(1)生物質炭中含有一定量的可利用有機碳成分,微生物可能會優(yōu)先利用這部分碳,從而減少了對原有機碳的分解;(2)生物質炭含有一定量的有毒化合物(酚類),能抑制微生物對有機碳的分解活性;(3)生物質炭豐富的孔隙結構和比表面積對土壤有機質具有包裹和吸附作用,可能會隔離微生物及其產(chǎn)生的胞外酶與受保護的有機碳的接觸,從而降低有機碳的分解;(4)生物質炭促進土壤有機-無機復合體的形成,從而增強土壤有機質的穩(wěn)定性。而生物質炭對土壤有機碳分解產(chǎn)生正激發(fā)效應的原因可能是由于生物質炭的多孔性及其所含的營養(yǎng)元素為微生物的生長繁殖提供了有利的環(huán)境,從而增加微生物的數(shù)量和活性,促進其對土壤有機碳的礦化分解。南京智融聯(lián)科技有限公司的秸稈生物質炭是一種具有高成炭率、優(yōu)異性能、廣泛應用場景和綠色環(huán)保的產(chǎn)品。
生物炭具有離子吸附交換能力及一定吸附容量,其可改善土壤的陽離子或陰離子交換量,從而可提高土壤的保肥能力。生物炭對土壤陽離子交換量CEC或保肥能力的改善取決于生物炭的CEC,pH及生物炭在土壤中氧化。生物炭比表面積大,可以增強土壤對陽離子的吸附能力,增加耕層土壤CEC。生物炭對低CEC和pH的酸性土壤中的CEC改良特別有效,其中土壤CEC的改良與生物炭的原料的堿度、有機氮的礦化和銨根的硝化作用有關。生物炭的pH升高,其對重金屬離子的吸附和固定加強,說明了生物炭對重金屬的吸附與生物炭的表面官能團和pH值有關。生物質炭對土壤碳庫的影響除了其本身保留的碳外,還包括其對土壤原有機碳分解增加或減少的量。山東油菜生物質炭怎么培養(yǎng)
生物質炭在土壤中的長期固碳功能是生物質炭重要的功能之一。河北環(huán)境修復生物質炭用途是什么
生物質炭可以提高肥效:生物炭的多孔性、高比表面積、高吸附性和高陽離子交換量,不僅能夠吸持有機質養(yǎng)分,而且還可吸持氮、磷、鉀等無機養(yǎng)分,能夠控制養(yǎng)分緩慢釋放,避免養(yǎng)分的揮發(fā)和流失,提高肥料的使用效率,節(jié)約施肥量。我國化肥平均有效利用率不到30%,肥料有效成分的流失,每年折合人民幣高達1000多億元,并且肥料有效利用率呈逐年下降趨勢:上世紀90年代,氮磷鉀的利用率分別是30-35%、15-20%和35-40%,而進入本世紀近幾年,大田作物氮磷鉀的有效利用率分別是21-28%、8-13%和25-30%,肥料浪費愈發(fā)嚴重,既制約了農(nóng)業(yè)增產(chǎn)和農(nóng)民增收,又污染了環(huán)境。全國地表和地下水總氮和總磷污染來源,農(nóng)業(yè)貢獻分別是57.2%和67.3%,形勢非常嚴峻。利用生物炭與其它化肥復合生產(chǎn)緩控釋肥料,可以提高有效利用率1倍以上,對農(nóng)業(yè)節(jié)約投入、增產(chǎn)增收和環(huán)境保護具有重要意義。河北環(huán)境修復生物質炭用途是什么